吳佩知?博士，廣東英達(dá)實(shí)業(yè)有限公司

廣東江門鶴山市建設(shè)東路35號(hào)，lwu2020@icloud.com

摘要：對(duì)于工業(yè)研磨自動(dòng)化，用戶真正需求是效果+成本，所以只靠設(shè)備或者只靠磨具的單維度作戰(zhàn)很難滿足客戶需求。市場需要設(shè)備，磨具，工藝等多維度合作創(chuàng)新才能實(shí)現(xiàn)真正有競爭力的方案，最終實(shí)現(xiàn)共贏。

關(guān)鍵詞：工業(yè)研磨，自動(dòng)化，合作共贏

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1 前言

日趨上升的研磨人工成本，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化升級(jí)，國家政策的大力扶持，這三大因素正在催生工業(yè)研磨自動(dòng)化領(lǐng)域的春天。國家十四五規(guī)劃明確表示，制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展是當(dāng)前重要任務(wù)，實(shí)現(xiàn)由主要依靠傳統(tǒng)工業(yè)化道路向靠技術(shù)進(jìn)步和可持續(xù)發(fā)展的新型工業(yè)化道路轉(zhuǎn)型。在制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的過程中，高質(zhì)量企業(yè)將獲得更多的市場機(jī)會(huì)，與之相反的，低質(zhì)量（高能耗，高污染，低效率）的企業(yè)將面臨淘汰，激烈的市場競爭將倒逼企業(yè)加速提升生產(chǎn)效率。

工業(yè)研磨作為制造業(yè)的一個(gè)環(huán)節(jié)這幾年發(fā)展迅猛。尤其是工業(yè)機(jī)器人的快速發(fā)展加上用戶對(duì)于品質(zhì)穩(wěn)定性的要求逐年上升。很多機(jī)器人集成商，磨料磨具供應(yīng)商也為客戶提供一體式的打磨方案。但是在實(shí)際操作的過程在，遇到很多問題：最終用戶希望少投資多辦事。作為設(shè)備集成商要想實(shí)現(xiàn)研磨工藝的各種指標(biāo)，各種模塊必須配備到位。但是設(shè)備模塊到位了，成本也就上去了。對(duì)于磨料磨具供應(yīng)商，生產(chǎn)磨具是強(qiáng)項(xiàng)，但是對(duì)于開發(fā)研磨工藝，解決千變?nèi)f化的研磨技術(shù)要求，能力還有待提升。如何實(shí)現(xiàn)多維度合作，最終實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化設(shè)備效果+成本的更優(yōu)（與人工打磨方案相對(duì)比）是當(dāng)下最需要解決的問題。

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1.目前工業(yè)研磨自動(dòng)化的市場需求

人工成本

根據(jù)國家統(tǒng)計(jì)局公布數(shù)據(jù)，我國制造業(yè)人員年平均工資從 2000年 8750 元增長至 2020?年 74761元。另外隨著我國老齡化人口結(jié)構(gòu)占比不斷升高，我國 2002 年以來 15-64 歲勞動(dòng)人口比例從 2010 年最高的的 74.5%降至2020?年的 70.1%，人口紅利正在消失。特別是研磨行業(yè)，根據(jù)我們走訪的企業(yè)很多打磨工人的平均年齡都在45-55歲，沒有年輕人愿意加入這個(gè)辛苦，污染大的行業(yè)。在廣東地區(qū)，研磨工人的月工資普遍在10000元以上，且不愿意加班。作為制造大國，工業(yè)研磨領(lǐng)域的自動(dòng)化替代人工的經(jīng)濟(jì)性愈加凸顯。

對(duì)磨料磨具的新要求

除了人工的因素之外，這幾年更多的新型材料逐步產(chǎn)業(yè)化，對(duì)研磨效果，效率提出了更高要求，例如，輕量化大量使用鋁合金，碳纖維材料，超硬鍍層等新型材料表面都需要新的研磨方案。這對(duì)于磨具行業(yè)就提出新的挑戰(zhàn)：需要磨具更能適應(yīng)于高速強(qiáng)壓下的研磨，更少灰塵更環(huán)保，更加穩(wěn)定的研磨效果，更長的使用壽命（圖1-1）。

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圖1-1

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效果+成本才是用戶的最終需求

對(duì)于最終用戶來說，研磨屬于工件加工的一部分環(huán)節(jié)，其最重要的是保證研磨效果一致性。人工研磨由于加入了人的因素，需要工人具有一定的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)。機(jī)器相對(duì)于人效果更穩(wěn)定，但是也缺乏靈活性。在傳統(tǒng)的研磨方案中自動(dòng)化研磨有需求并不意味著自動(dòng)化研磨是唯一的選項(xiàng)。傳統(tǒng)的人工+簡易工具/設(shè)備仍然具有很大的靈活性對(duì)于小批量，多品種有著天然的加工優(yōu)勢。

對(duì)于研磨用戶來說除了效果，成本是必須考慮的因素。 產(chǎn)品的最終用戶也不會(huì)因?yàn)椴捎脵C(jī)器人加工而為此多付一分錢。

綜上所述，機(jī)器替代人在工業(yè)研磨行業(yè)是大勢所趨，核心是“如何”替代。

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2.?目前存在的問題

由于目前工業(yè)研磨自動(dòng)化的需求多數(shù)發(fā)生在行業(yè)龍頭客戶的典型應(yīng)用。所以，當(dāng)我們接到案子之后多數(shù)都會(huì)參考現(xiàn)有人工打磨工藝，磨料磨具，并在這個(gè)基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)設(shè)備，來實(shí)現(xiàn)對(duì)人工打磨的替代（圖2-1）。

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（圖2-1）

但是由于現(xiàn)有的研磨工藝受制于之前磨料磨具或者設(shè)備參數(shù)的限制只是在人工打磨下系統(tǒng)相對(duì)最優(yōu)，但并不意味著在設(shè)備打磨下系統(tǒng)效率也一定最優(yōu)。例如在人工打磨時(shí)很容易對(duì)研磨壓力，研磨位置做靈活調(diào)整，但是輪到設(shè)備打磨，首先要求來料的一致性，同時(shí)設(shè)備也無法像人眼或者人手那樣靈活，隨時(shí)根據(jù)現(xiàn)實(shí)的情況做快速調(diào)整。 如果要實(shí)現(xiàn)這些快速調(diào)整的功能，就需要上視覺，力控等模塊。這些模塊的增加反過來會(huì)增加機(jī)器研磨的投入成本和維護(hù)調(diào)整費(fèi)用。這樣算下來，設(shè)備打磨與人工打磨方案相比就未必占優(yōu)了。

深究下去，實(shí)際上這是由于設(shè)備，磨具，加工工藝各行業(yè)之間不能做到融會(huì)貫通所導(dǎo)致的，換句話說只在一個(gè)地方發(fā)力。做設(shè)備的未必了解磨料磨具，做磨具的未必了解加工工藝的特點(diǎn)，做工藝的也不能完全了解磨具/設(shè)備。也正是因?yàn)檫@樣，每個(gè)環(huán)節(jié)單獨(dú)面對(duì)客戶要求的時(shí)候，只考慮本專業(yè)的方法來解決問題。這種“深井”思路限制了行業(yè)的發(fā)展。

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3. 解決思路

3.1 用系統(tǒng)思維尋找最優(yōu)解

客戶真正需要的是解決研磨問題，是為了研磨后的產(chǎn)品在市場上有競爭力，加工成本還不能高。所以我們提出要用系統(tǒng)的思路來解決這個(gè)問題。

系統(tǒng)思維是指：為了解決研磨問題，綜合各方的優(yōu)勢來解決研磨問題。具體來說，做工藝的要懂設(shè)備/磨具，做磨具的要懂設(shè)備/工藝，做設(shè)備的要懂磨具與工藝。真正站到客戶的角度去優(yōu)化解決問題。

3.2 有效的協(xié)調(diào)機(jī)制

為了更好更早的找到工業(yè)研磨自動(dòng)化系統(tǒng)最優(yōu)解，就需要研磨參與的各方能夠通力合作，而不是單打獨(dú)斗。這就需要認(rèn)同這種價(jià)值觀的人能夠走到一起。

首先是有能力快速開發(fā)新工藝，在接到案子之后能夠快速測試各種研磨方案的效果。研磨行業(yè)都需要拿樣品說話，快速研磨工藝實(shí)踐是最重要的一環(huán)，這就需要磨具供應(yīng)商和設(shè)備商的配合，能夠用最小成本，最快速找到合適的解決方案。

在確定新工藝的基礎(chǔ)上，再選用最優(yōu)化的機(jī)器來實(shí)現(xiàn)：更多采用標(biāo)準(zhǔn)化的結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品快速實(shí)現(xiàn)設(shè)備的調(diào)整。不一定是最大的能力最強(qiáng)的設(shè)備，而是要選擇合適的設(shè)備來工藝工藝上的問題。

在磨具方面，更是要發(fā)揮每一種研磨工具的特點(diǎn)，涂覆類產(chǎn)品就是用于磨削，尼龍類產(chǎn)品就用于表面處理。發(fā)揮每一種磨具的特點(diǎn)，來實(shí)現(xiàn)最優(yōu)解。

整個(gè)整個(gè)過程并不是串聯(lián)的，而是螺旋向上的一個(gè)過程，設(shè)備推動(dòng)磨具，磨具推動(dòng)工藝，工藝又反過來推動(dòng)設(shè)備。不斷循環(huán)，不斷迭代的過程。最終找到更優(yōu)解（圖3-1）。

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圖3-1

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3.3 實(shí)踐案例

例如，我們最近接到一個(gè)碳纖維脫模劑去除的案子。通常人工打磨都會(huì)采用水砂紙，原因是因?yàn)樘祭w維非常耐沖擊，但是不耐磨。但是人工打磨存在工作環(huán)境差，品質(zhì)不穩(wěn)定，效率低等特點(diǎn)，所以客戶希望進(jìn)行自動(dòng)化改造。

當(dāng)我們接到案子以后，與設(shè)備商進(jìn)行深入探討：如果還是照抄現(xiàn)有的研磨工藝，只是把人換成機(jī)器人，成本一定無法接受。 原因是人手可以根據(jù)工件的形狀進(jìn)行調(diào)整，而機(jī)器要做到這點(diǎn)就需要力控，視覺才能解決。在經(jīng)過快速嘗試各種方案之后，最終我們選擇一種新的研磨工藝。就不再需要力控，力量大一點(diǎn)小一點(diǎn)，進(jìn)給多一點(diǎn)少一點(diǎn)，由具有彈性的磨具進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整，即不會(huì)過磨又能達(dá)到去除脫模劑的效果（圖3-2）。

核心上，我們要改變過去只從單維度優(yōu)化的思路，要結(jié)合設(shè)備，工藝，磨具各方不同的優(yōu)勢，最終尋求系統(tǒng)最優(yōu)（即：效果+成本綜合最優(yōu)）

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圖3-2

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4 結(jié)束語

送別2022，迎來2023。新的一年，研磨行業(yè)我們將迎來新的挑戰(zhàn)和機(jī)遇。實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展是我們行業(yè)當(dāng)前首要發(fā)展任務(wù)。回到工業(yè)研磨自動(dòng)化的根本：為客戶創(chuàng)造價(jià)值！我們會(huì)繼續(xù)堅(jiān)持跨行業(yè)多維合作，積極為客戶提供更優(yōu)的研磨技術(shù)方案。期待我們的中國制造2025！

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